Przetwornice statyczne dużej mocy z elementami SiC do pojazdów trakcyjnych

Biliński, J.; Buta, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przetwornice statyczne dużej mocy z elementami SiC do pojazdów trakcyjnych

Autorzy

Biliński J. , Buta S.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

High Power Static Converters for Traction Vehicles Powered by SiC Technology

Języki publikacji

Abstrakty

Wysoka efektywność energetyczna i zwiększona częstotliwość pracy przetwornicy statycznej pozwalają na zminimalizowanie wymiarów układu chłodzenia i zmniejszenie zużycia energii. Nową jakość wnoszą przetwornice statyczne, wykorzystujące technologię SiC. Zmniejszenie masy urządzeń i ich wielkości jest bardzo znaczące (ok. 40–50%). Wyższa częstotliwość przełączania zmniejsza wymiar elementów magnetycznych (ok. 80%), a większa wydajność przekształtnika minimalizuje wymiary układu chłodzenia. Całkowita wydajność przetwornicy jest bardzo wysoka (94–96%). W pracy przedstawiono porównanie parametrów elementów Si i SiC, które są ważne dla nowoczesnych rozwiązań pojazdów elektrycznych. W artykule przedstawiono również parametry przetwornicy pomocniczej SiC, zaprojektowanej i wykonanej jako najnowocześniejszy produkt dla liniowych lokomotyw elektrycznych.

High energy efficiency and increasing the working frequency of the converter will make it possible to minimize the size of the cooling system and reduce energy consumption. Auxiliary converters using the SiC technology are a new quality. The reduction of weight and size is very significant (ca. 40–50%). Higher switching frequency reduces the size of magnetic components (ca. 80%), and higher converter efficiency minimizes the size of the cooling system. The overall efficiency of the converter is extremely high (94–96%). This paper presents comparison of Si and SiC parameters which are important for modern solutions, dedicated for railway traction vehicles. Paper presents also parameters of SiC auxiliary converter, designed and manufactured as state-of-the-art product for modern mainline electric locomotives.

Słowa kluczowe

węglik krzemu przetwornice statyczne pojazdy trakcyjne IGBT

silicon carbide Static converters traction motor insulated gate bipolar transistor

Wydawca

Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o

Czasopismo

TTS Technika Transportu Szynowego

Rocznik

2018

Tom

R. 25, nr 11

Strony

41--44

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., rys., fot., tab.

Twórcy

autor

Biliński J.

MEDCOM Sp. z o.o

autor

Buta S.

MEDCOM Sp. z o.o

Bibliografia

1. Aggeler D., Bidirectional Galvanically Isolated 25 kW 50 kHz 5 kV/700V Si-SiC Super Cascode/Si-IGBT DC-DC Converter, PhD thesis, ETH Zurich, Switzerland 2010.
2. Neudeck P. G., Silicon Carbide Technology, The VLSI Handbook, NASA Glenn Research Center by CRC Press LLC, 2006.
3. Hagesawa E., et al., Hybrid SiC Power Module With Low Power Loss, Power Electronics Europe, Issue 6, 2012, pp. 20–23.
4. Mrinal K., et al., 10 kV, 120 A SiC Half H-Bridge Power MOSFET Modules Suitable for High Frequency, Medium Voltage Applications, 2011 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Phoenix, AZ, USA, 17–22 Sept. 2011, vol.4, 2011, pp. 2689–2692.
5. Singh R., et al, 1200 V-class 4H-SiC “Super” Junction Transistors with Current Gains of 88 and Ultra-fast Switching capability, Materials Science Forum, vols. 717–720, 2012, pp. 1127–1130.
6. Sundaresan S. G., et al., 12.9 kV SiC PiN diodes with low on-state drops and high carrier lifetimes, Materials Science Forum, vols. 717–720, 2012, pp. 949–952.
7. Sundaresan S. G., et al., Integrated SiC Anode Switched Thyristor Modules for Smart-Grid Applications, Materials Science Forum, vols. 717–720, 2012, pp. 1159–1162.
8. Baginski P., Power Modules for Charger Applications, 2016: https://www.vincotech.com/support-and-documents/technical-library.html (access 20.07.2017).
9. Circuits Today, JFET and MOSFET Comparison, 2017: http://www.circuitstoday.com/jfet-and-mosfet-comparison (access 20.07.2017).
10. Frisch M., Advantages of SiC Schottky Diodes in Fast Switching Power Electronics Solutions, 2010: https://www.vincotech.com/support-and-documents/technical-library.html (access 20.07.2017).
11. Frisch M., Temesi E., Topologies Benefits of NPC Inverter, 2010: https://www.vincotech.com/support-and-documents/technical-library.html (access 20.07.2017).
12. How2Power Today, Dual SiC MOSFET Modules Promise High Efficiency, 2009: https://www.how2power.com/newsletters/0911/products/PowerexSiC.pdf (access 20.07.2017).
13. Liu J., Wong K. L., Scott A., Mokken J., Performance Evaluations of Hard-Switching Interleaved DC/DC Boost Converter with New Generation Silicon Carbide MOSFETs, 2016: https://www.mouser.jp/pdfDocs/Cree-Power_Article_4.pdf (access 20.07.2017).
14. Mitsubishi Electric, Mitsubishi Electric to Begin Shipment of Silicon Carbide Power Module Samples, 2012: http:// www.mitsubishielectric.com/news/2012/0709.html (access 20.07.2017).
15. Mitsubishi Electric, Mitsubishi Electric Delivers World’s First SiC Auxiliary Power Supply Systems for Railcars, 2013: http:// www.mitsubishielectric.com/news/2013/0326-a.html (access 20.07.2017).
16. ROHM Semiconductor, SiC Power DeviceTechnology, 2013:https://www.rohm.com/documents/11308/2420552/SiC_power_device-catalog.pdf (access 20.07.2017).
17. ROHM Semiconductor, SiC Power Devices and Modules. Application Note, 2014: https://d1d2qsbl8m0m72.cloudfront.net/en/products/databook/applinote/discrete/sic/common/sic_appli-e.pdf (access 20.07.2017).
18. ROHM Semiconductor, Silicon Carbide Schottky Barrier Diodes, White Paper, 2016: https://www.rohm.com/documents/11308/12928/ROHM_SiC+Diodes_wp.pdf (access 20.07.2017).
19. Singh R., Silicon Carbide Thyristors usher in the Smart Grid Revolution, 2012: https://www.genesicsemi.com/images/references/trade_journals/bodo_02-12.pdf (access 20.07.2017).
20. Taranowich S., Si vs. GaN vs. SiC: Which process and supplier are best for my power design?, 2013, EDN Network, Power Management Design Center: https://www.edn.com/design/power-management/4409627/Si-vs--GaN-vs--SiC--Whichprocess-and-supplier-are-best-for-my-power-design- (access 20.07.2017).
21. Yole Development, Power SiC 2017: Materials, Devices, Modules, And Applications report, 2017: http://www.yole.fr/ STATUS_SIC_MARKET_TECHNOLOGY_TRENDS.aspx (access 20.07.2017).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-6c1a87f2-2363-40d3-8598-7dab33fc4c1b